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1、技能型緊缺人才培養(yǎng)培訓(xùn)系列教材汽車材料參賽選手：****緒論汽車材料主要指汽車零部件材料和運行材料。汽車材料一般分為兩類汽車制造材料，又分金屬材料和非金屬材料；金屬材料，包括黑色金屬（鋼、鑄鐵）、有色金屬（鋁、銅、鉛、錫、鎂、鈦）及其合金；非金屬材料，有機高分子材料（塑料、橡膠等）、無機非金屬材料（玻璃、陶瓷等）以及新型符合材料等。第二類材料，汽車運行材料，包括汽車運行所消耗的燃料、潤滑劑和工作液等）。部分在汽車上運用的情況：第１篇金屬材料第1章金屬材料及其性能1.1概述金屬材料是汽車制造工業(yè)中使用的主要材料。一輛汽車是由上
2、萬個零部件組成,這些零部件80%是金屬材料制成的。以國產(chǎn)某種轎車為例,它的材料構(gòu)成比大約為:鋼材62%、鑄鐵97%、粉末冶金12%、有色金屬85%、非金屬材料18.6%。1.2金屬材料的分類金屬材料可分為純金屬和合金。純金屬是由一種金屬元素所組成的帶有電子導(dǎo)電性的物質(zhì)。純金屬大多帶有光澤,具有良好的延展性及導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性能,如金、銀、銅、鋁等。碳鋼是鐵和碳的合金,黃銅是銅和鋅的合金。合金材料在汽車制造業(yè)應(yīng)用十分廣泛。黑色金屬是以鐵為基本元素的合金。汽車工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的黑色金屬是碳鋼、鑄鐵和合金鋼等,它們在汽車用金屬材料中占
3、主要部分;應(yīng)用廣泛的有色金屬有鋁及其合金、銅及其合金、鋅合金等。1.3金屬材料的物理性能與化學(xué)性能金屬材料性能的分類如圖所示1.3.11.3.1金屬的物理性能金屬的物理性能是指金屬材料受到自然界中各種物理現(xiàn)象的作用所表現(xiàn)出來的反應(yīng),此時金屬的化學(xué)成分仍保持不變。金屬的物理性能包括密度、熔點、導(dǎo)電性、熱膨脹性和磁性等。1.密度物質(zhì)單位體積的質(zhì)量稱為密度,用ρ表示,單位kg/m3。在汽車生產(chǎn)中,高速運動的零部件(發(fā)動機活塞等)要求重量輕、慣性小,因此常選用強度高、密度小的鋁合金來制造。2.熔點金屬從固態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)時的溫度稱為金屬
4、的熔點。根據(jù)金屬的不同熔點分為易熔金屬和難熔金屬。3.導(dǎo)電性金屬的導(dǎo)電性通常用電阻率來衡量,電阻率越小,金屬的導(dǎo)電性越好。4.導(dǎo)熱性金屬材料的導(dǎo)熱性對熱處理和鍛造等熱加工工藝具有十分重要的影響。5.熱膨脹性6.磁性具有導(dǎo)磁能力的金屬都能被磁鐵吸引。具有較高磁性的金屬稱為磁性金屬,如鐵、鈷、鎳等。1.3.2金屬的化學(xué)性能金屬與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時表現(xiàn)出來的性能稱為化學(xué)性能。在金屬材料的化學(xué)性能中,最受重視的是材料的耐腐蝕性與抗氧化性。1.耐腐蝕性金屬抵抗各種腐蝕介質(zhì)如酸、堿、鹽、水、氧氣等侵蝕的能力稱為耐腐蝕性。2.抗氧化性
5、金屬在加熱時對氧化作用的抵抗能力稱為抗氧化性。1.4金屬材料的力學(xué)性能,金屬材料在外力作用下所表現(xiàn)出來的特性稱為金屬的力學(xué)性能。例如抵抗變形和斷裂的能力等。在機械制造中,金屬材料最常見的也是最重要的使用性能是力學(xué)性能,又稱為機械性能,它是產(chǎn)品設(shè)計和選擇材料的主要依據(jù)。金屬的力學(xué)性能主要包括:強度、塑性、硬度、韌性和疲勞強度等。1.4.1載荷的種類載荷指金屬材料在使用過程中所受的外力。按作用力的方向、時間分類,載荷主要分為靜載荷、沖擊載荷和交變載荷。1.靜載荷大小和方向不變或變化很慢的載荷稱為靜載荷。如機床底座承受的就是靜載荷
6、。2.沖擊載荷以一定的速度突然施加在物體上的載荷稱為沖擊載荷。3.交變載荷方向和大小隨時間作周期性變化的載荷稱為交變載荷。1.4.2金屬的變形在外力作用下絕大部分金屬材料都會在尺寸和形狀上發(fā)生變化,這種變化稱為金屬的變形。1.彈性變形金屬在外力作用下產(chǎn)生一定變形,但當(dāng)外力去除后,變形隨即消失而恢復(fù)原狀,這樣的變形稱為彈性變形。2.塑性變形金屬在外力作用下產(chǎn)生一定的變形,且當(dāng)外力去除后變形仍不能消失,這種變形就稱為塑性變形。1.4.3強度及拉伸試驗1.強度金屬材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力稱為強度。它是力學(xué)性能的重要指標
7、之一,是選材的主要依據(jù)。強度通常分為抗拉強度、抗壓強度、抗剪強度和抗彎強度等四種。它們都是通過專門試驗測定的,其中以抗拉強度應(yīng)用最廣泛。(1)拉伸試驗拉伸試驗是應(yīng)用最廣泛的力學(xué)性能試驗。靜拉伸試驗一般是按規(guī)定把金屬材料制成一定形狀和尺寸的標準試樣,裝夾在專門試驗機的兩個夾頭上,試驗時傳動機構(gòu)使活動夾頭移動,試件便承受逐漸增大的靜拉伸載荷,在拉伸載荷作用下,試件漸漸變細,直到最后斷裂。在拉伸過程中試驗機上的測量機構(gòu)記錄下試件承受的載荷和相應(yīng)的變形。而后根據(jù)所承受載荷下試件產(chǎn)生相應(yīng)變形量的記錄,可測定出該金屬材料的強度指標。金屬
8、材料的靜拉伸試驗所采用的拉伸試樣如圖所示為低碳鋼時,它所表現(xiàn)的力學(xué)性能比較全、比較典型。將其試驗結(jié)果繪成以變形量ΔL為橫坐標,以載荷F為縱坐標的曲線即為拉伸圖如右下圖。(2)強度強度的大小用應(yīng)力來表示。金屬材料受到載荷作用時,必然在內(nèi)部產(chǎn)生與載荷相等的抵抗力,即內(nèi)力。單位截面上的內(nèi)力稱為應(yīng)
